【科普】Wi-Fi相关的IEEE 802.x不同标准特性详解

近日，有消息称我们会在即将开幕的2017年度国际消费性电子展（CES）听到支持802.11ax标准的芯片讯息，或许还可以看到少数支持该标准的接取点装置。那么对于WLAN当中的不同的IEEE 802.11标准，特性如何？本文将详解。

IEEE 802.15/Bluetooth、IEEE 802.11/WLAN 和 IEEE 802.16/WiMAX 三种技术是相辅相成，且在当今无线通信中各自都发挥着重要作用。

1990年IEEE 802标准化委员会成立IEEE 802.11无线局域网标准工作组。该标准定义物理层和媒体访问控制（MAC）规范。物理层定义了数据传输的信号特征和调制，工作在2.4000～2.4835GHz频段。IEEE 802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于难于布线的环境或移动环境中计算机的无线接入，由于传输速率最高只能达到2Mbps，所以，业务主要被用于数据的存取。

1999年，IEEE 802.11a标准制定完成，该标准规定无线局域网工作频段在5.15～5.825GHz，数据传输速率达到54Mbps/72Mbps（Turbo）， 传输距离控制在10～100米。802.11a采用正交频分复用（OFDM）的独特扩频技术；可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口，以及TDD/TDMA的空中接口；支持语音、数据、图像业务；一个扇区可接入多个用户，每个用户可带多个用户终端。

1999年9月IEEE 802.11b被正式批准，该标准规定无线局域网工作频段在2.4～2.4835GHz，数据传输速率达到11Mbps。该标准是对IEEE 802.11的一个补充，采用点对点模式和基本模式两种运作模式，在数据传输速率方面可以根据实际情况在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps的不同速率间自动切换，而且在2Mbps、1Mbps速率时与802.11兼容。802.11b使用直接序列（Direct Sequence）DSSS作为协议。802.11b和工作在5GHz频率上的802.11a标准不兼容。由于价格低廉，802.11b产品已经被广泛地投入市场，并在许多实际工作场所运行。

IEEE 802.11e标准对无线局域网MAC层协议提出改进，以支持多媒体传输，以支持所有无线局域网无线广播接口的服务质量保证QoS机制。 IEEE 802.11f，定义访问节点之间的通信，支持IEEE 802.11的接入点互操作协议（IAPP）。 IEEE 802.11h用于802.11a的频谱管理技术。

IEEE的802.11g标准是对流行的802.11b（即Wi-Fi标准）的提速（速度从802.11b的11Mb/s提高到54Mb/s）。802.11g接入点支持802.11b和802.11g客户设备。同样，采用802.11g网卡的笔记本电脑也能访问现有的802.11b接入点和新的802.11g接入点。 不过，基于802.11g标准的产品目前还不多见。如果你需要高速度，已经推出的802.11a产品可以提供54Mb/s的最高速度。802.11a的主要缺点是不能和802.11b设备互操作，而且与802.11b相比，802.11a网卡贵50%，接入点贵35%。

IEEE 802.11i标准是结合IEEE 802.1x中的用户端口身份验证和设备验证，对无线局域网 MAC层进行修改与整合，定义了严格的加密格式和鉴权机制，以改善无线局域网的安全性。IEEE 802.11i新修订标准主要包括两项内容：“Wi-Fi保护访问”（WPA）技术和“强健安全网络”。Wi-Fi联盟计划采用 802.11i标准作为WPA的第二个版本，并于2004年初开始实行。

为了提升整个网络的吞吐量，802.11n对802.11标准的单一MAC层协议进行了优化，改变了数据帧结构，增加了净负载所占的比重，减少管理检错所占的字节数，大大提升了网络的吞吐量。而智能天线技术的应用也解决了802.11n的传输覆盖范围问题，通过多组独立天线组成的天线阵列系统，动态调整波束的方向，802.11n能够保证让用户接收到稳定的信号，并减少噪音信号的干扰。

兼容性方面，802.11n采用软件无线电技术解决不同标准采用不同工作频段、不同调制方式造成的系统间难以互通、移动性差的问题。软件无线电是一个可编程的硬件平台，所有的应用都通过在该平台上的软件编程实现，不同系统的基站和移动终端都可以由建立在相同硬件基础上的不同软件实现。软件无线电技术实现无线局域网与无线广域网融合并能容纳各种标准及协议，提供更为开放的接口。另外，802.11n工作模式包含2.4GHz和5.8GHz两个工作频段，能够与以往的802.11a/b/g标准兼容，极大地保护了用户的投资。